L’azote est un élément essentiel du vivant et en particulier en agriculture où il est l’élément le plus apporté aux plantes par l’intermédiaire des engrais. Cependant, la production d’engrais azotés repose sur la synthèse du NH3 par le procédé Haber-Bosch qui requiert beaucoup d’énergie et est reconnue comme responsable d’importantes émissions de gaz à effet de serre. Comme alternative au procédé Haber-Bosch, il a été suggéré d’utiliser des bactéries fixatrices de N2 pour produire du NH4+ utilisable comme engrais ou pour produire de la biomasse qui pourrait être utilisée directement comme bioengrais [1]. Pour apporter l’énergie nécessaire à la fixation de N2 par ces bactéries, il a été proposé d’avoir recours à la bioélectrochimie. Il a ainsi été démontré qu’une cathode peut être utilisée associée à des bactéries fixatrices de N2 pour produire de la biomasse à partir de N2, CO2 et d’un courant électrique faible [2]. Des travaux réalisés dans le cadre du projet ANR CATHOMIX ont permis de développer une méthode d’enrichissement permettant la formation d’une biocathode productice de H2 dont le biofilm réalise la fixation conjointe de N2 et CO2 [3]. En effet, une activité nitrogénase de 32±17 µmol C2H4/L/j a pu être mesurée sur des biocathodes polarisées à -0,7 V vs SHE (pH = 7) en plus d’une production d’acétate de 421,6±216,7 µmol/L/j avec N2 comme seule source d’azote. Un modèle de fonctionnement des biofilms a été formulé à partir des hypothèses sur les communautés observées dans ces biofilms et de la littérature sur les bactéries identifiées. Au cours de ces enrichissements, l’oxydation de l’eau a été utilisée à l’anode. Pour améliorer ce procédé de fixation bioélectrochimique de N2, nous proposons de coupler ces biofilms cathodiques à des anodes microbiennes avec, par exemple, Geobacter sulfurreducens comme catalyseur de l’oxydation de l’acétate. Côté cathode, nous proposons d’utiliser des électrodes de graphite recouvert de catalyseurs moléculaires à base de cobalt ou de rhodium pour permettre une meilleure production de H2 pour sa valorisation directe par un biofilm fixateur de N2. L’utilisation de bioanodes et de cathodes modifiées doivent permettre de réduire la différence de potentiel du système pour permettre une production de NH4+ ou de biomasse à partir de gaz et avec un apport en énergie électrique réduit.